Đang tải... (xem toàn văn)
(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ ba pha cấp nguồn bằng bộ biến tần đa bậc với kỹ thuật một trạng thái và kỹ thuật sóng mang cổ điển triệt tiêu điện áp common mode của biến tần
Luận văn tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác TP Hồ Chí Minh, ngày30 tháng 08 năm 2012 Ngƣời viết Võ Thanh Tường i Luận văn tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu trƣờng, hồn thành đề tài tốt nghiệp cao học Để có đƣợc thành này, tơi nhận đƣợc nhiều hỗ trợ giúp đỡ tận tình từ thầy cơ, gia đình, đơn vị chủ quản bạn bè Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc đến Thầy PGS.TS Nguyễn Văn Nhờ Ngƣời tận tình hƣớng dẫn, cung cấp tài liệu quan trọng, định hƣớng sửa chữa thiếu sót suốt q trình nghiên cứu để hồn thành luận văn Trong thời gian tham gia học tập nghiên cứu Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, tơi nhận đƣợc nhiều giúp đỡ q Thầy Cơ, Phịng Đào tạo sau Đại học trƣờng tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành khố học Tơi xin chân thành cảm ơn q Thầy, Cô Khoa Điện Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh q Thầy, Cơ Trƣờng Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh tận tình dạy học suốt trình học tập trƣờng Tôi xin cảm ơn lời thăm hỏi, giúp đỡ động viên nhiệt tình anh chị học viên lớp cao học ngành Kỹ thuật điện tử gia đình tạo điều kiện thuận lợi cho học tập tốt Xin chân thành cảm ơn! Học viên thực Võ Thanh Tường ii Luận văn tốt nghiệp TÓM TẮT Luận văn trình bày phƣơng pháp điều khiển định hƣớng trƣờng (FOC) với kỹ thuật PWM trạng thái có triệt tiêu điện áp common mode biến tần 11 bậc NPC điều khiển động không đồng Dựa vào trạng thái đóng ngắt nghịch lƣu NPC 11 bậc để xác định điện áp CM không Phƣơng pháp CPWM triệt tiêu điện áp CM điều khiển đáp ứng tốc độ nhanh Ngoài cịn có đƣa phƣơng pháp điều khiển định hƣớng trƣờng (FOC) với kỹ thuật sóng mang PWM cổ điển có triệt tiêu điện áp common mode biến tần 11 bậc NPC để đánh giá kết thu đƣơc Tất kết mô luận văn thực phần mềm Matlab/Simulink ABSTRACT This thesis presents a method of Field Oriented Control(FOC) with a Novel SingleState PWM Technique for Common-Mode Voltage Elimination in eleven-level Neutral Point Clamped (NPC) inverter controlled induction motor based on the proposed switching the states of the eleven-level NPC inverter The proposed technique has shown that the CM voltage is eliminated the torque response of the motor is fast Besides, this thesis also presents a method of Field Oriented Control(FOC) with carrier PWM method for Common-Mode Voltage Elimination in eleven-level Neutral Point Clamped (NPC) inverter controlled induction motor to evaluate the proposed technique All of the simulative results are performed by Matlab/Simulink iii iii iii Luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC Trang tựa Trang LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT .iii MỤC LỤC iv DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT .vii DANH SÁCH CÁC HÌNH ix DANH SÁCH CÁC BẢNG xiv Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Đối tƣợng mục đích đề tài 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng CÁC BỘ NGHỊCH LƢU ÁP ĐA BẬC VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN 2.1 Cấu trúc nghịch lƣu áp 2.1.1 Bộ nghịch lƣu đa bậc chứa cặp đi-ốt kẹp NPC 2.1.2 Bộ nghịch lƣu đa bậc dạng tụ thay đổi 2.1.3 Bộ nghịch lƣu đa bậc Cascade 10 2.2 Các phƣơng pháp điều khiển nghịch lƣu đa bậc 12 2.2.1 Kỹ thuật điều chế sóng mang CPWM 14 2.2.1.1 Phƣơng pháp điều chế độ rộng xung sin 15 2.2.1.2 Phƣơng pháp điều chế độ rộng xung cải biến SFO-PWM 17 2.2.1.3 Các dạng sóng mang kỹ thuật điều chế PWM 19 2.2.1.4 Nhận xét 21 2.2.2 Phƣơng pháp điều chế véc-tơ không gian 21 2.2.2.1 Khái niệm véc-tơ không gian 21 2.2.2.2 Véc-tơ không gian nghịch lƣu áp đa bậc 22 iv iv Luận văn tốt nghiệp 2.2.3 Phƣơng pháp Carrier Base – SVPWM 26 2.2.3.1 Khối tạo Hàm Offset 26 2.2.3.2 Hàm Max, Mid, Min, Interger 26 2.2.3.3 Khối khoá thời gian k1, k2, k3 27 2.2.3.4 Hàm offset tối ƣu 28 2.2.3.5 Chọn Mode PWM 28 2.2.3.6 Khối tạo tín hiệu tích cực 29 2.2.3.7 Điều chế dƣới mở rộng 29 2.2.3.8 Điều chế mở rộng 30 2.3 Phân tích nghịch lƣu ba pha 32 2.4 Kỹ thuật điều khiển cho nghịch lƣu áp ba pha 11 bậc 34 Chƣơng CÁC VẤN ĐỀ VÀ PHƢƠNG PHÁP TRIỆT TIÊU ĐIỆN ÁP COMMON MODE CHO BIẾN TẦN ĐA BẬC 36 3.1 Vấn đề điện áp CM 36 3.2 Kỹ thuật PWM trạng thái triệt tiêu điện áp common mode biến tần37 3.3 Kỹ thuật PWM cổ điển triệt tiêu điện áp common mode biến tần 42 3.4 Mô tổng quát Matlab/Simulink phƣơng pháp 47 3.4.1 Mô phƣơng pháp 1(1 trạng thái) Matlab/simulink 47 3.4.2 Mô phƣơng pháp 2(PWM cổ điển) Matlab/simulink 54 3.4.3 Nhận xét 57 Chƣơng ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƢỚNG TRƢỜNG(FOC)ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA VỚI KỸ THUẬT PWM TRẠNG THÁI VÀ KỸ THUẬT PWM CỔ ĐIỂN TRIỆT TIÊU ĐIỆN ÁP COMMON MODE 58 4.1 Giới thiệu phƣơng pháp điều khiển FOC 58 4.1.1Các phƣơng pháp điều khiển định hƣớng trƣờng từ thông Rotor 58 4.1.2 Biểu diễn véc-tơ không gian hệ tọa độ từ thông Rotor 59 4.1.3 Thuật toán cấu trúc phƣơng pháp FOC .61 4.1.4 Bộ điều khiển PID 64 4.2 Mơ hình trạng thái động động không đồng 66 v v Luận văn tốt nghiệp 4.2.1 Xây dựng véc-tơ không gian 67 4.2.2 Hệ trục tọa độ quay 69 4.2.3 Các phƣơng trình động khơng đồng ba pha 71 4.2.4 Xây dựng mơ hình động khơng đồng hệ tọa độ stato 73 4.2.5 Xây dựng mô hình ĐCKĐB hệ từ thơng roto 75 4.3 Mô điều khiển FOC với kỹ thuật PWM trạng thái triệt tiêu điện áp CM biến tần 11 bậc 76 4.4 Mô điều khiển FOC với kỹ thuật PWM cổ điển triệt tiêu điện áp CM biến tần 11 bậc 87 4.5 Nhận xét 92 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 94 5.1 Đánh giá kết đạt đƣợc 94 5.2 Những vấn đề tồn đề tài 94 5.3 Hƣớng phát triển đề tài 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 PHỤ LỤC 97 A.Phƣơng pháp 97 B.Phƣơng pháp 101 C.Các giá trị khai báo mô 103 vi vi Luận văn tốt nghiệp DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CM Common Mode (Kiểu chung) MI Multilevel Inverter (Bộ nghịch lƣu đa bậc) EMI Electromagnetic Interference (Nhiễu điện từ) NPC Neutral Point Clamped Multilevel Inverter (Bộ nghịch lƣu đa bậc kiểu đi-ốt kẹp) FOC Field Oriented Control (Phƣơng pháp điều khiển từ thông tựa theo từ thông roto) DTC DC Direct Torque Control (Điều khiển trực tiếp mommen) SVPWM Direct Current (Dòng điện chiều) (SVM) Space Vector Pulse Width Modulation (Điều chế độ rộng xung véc-tơ PWM không gian) VSI Pulse Width Modulation (Điều chế độ rộng xung) CSI Voltage Source Inverter (Bộ nghịch lƣu áp) SVC Current Source Inverter (Bộ nghịch lƣu dòng) IGBT Static Var Compensation (Thiết bị bù công suất phản kháng tĩnh) BNL Insulated Gate Bipolar Transistor (Transistor có cực cổng cách ly) SFO Bộ Nghịch Lƣu Switching Frequency Optimum (Kỹ thuật điều rộng xung đóng ngắt tối THD ƣu) CPWM Total Harmonic Distortion (Tổng méo dạng sóng hài ) Carrier Based Pulse Width Modulation (Kỹ thuật Sóng mang điều chế PD độ rộng xung) APOD Phase Dispostion (Các sóng mang bố trí pha) Alternative Phase Opposition Disposition (Hai sóng mang dịch 1800) vii Luận văn tốt nghiệp POD Phase Opposition Disposition (Các sóng mang bố trí đối xứng qua trục chuẩn) IM Induction Motor (Động không đồng bộ) FFT Fast Fourier Transform (Phân tích nhanh chuỗi Fourier) MRAS Model Reference Adaptive Systems (Mơ hình điều khiển thích nghi) viii viii viii Luận văn tốt nghiệp DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 Bộ nghịch lƣu NPC ba pha sáu bậc Hình 2.2 Cấu trúc BNL dùng tụ kẹp 10 Hình 2.3 Cấu trúc BNL Cascade 12 Hình 2.4.Nguyên lý kỹ thuật CPWM .14 Hình 2.5 Kỹ thuật CPWM nhiều sóng mang chuẩn điện áp dây BNL 11 bậc cascade 15 Hình 2.6 Mối liên hệ m m a 17 Hình 2.7 Điện áp điều khiển SFO pha A 18 Hình 2.8 Điện áp offset 18 Hình 2.9 Sóng điện áp cực đại 19 Hình 2.10 Sóng điện áp cực tiểu 19 Hình 2.11 Sóng mang dạng PD 20 Hình 2.12 Sóng mang dạng APOD 20 Hình 2.13 Sóng mang dạng POD 21 Hình 2.14 Hình chiếu véc-tơ v lên ba trục tọa độ 22 Hình 2.15 Giản đồ véc-tơ điện áp nghịch lƣu áp ba bậc 24 Hình 2.17 Giải thuật phƣơng pháp Sóng Điều Chế 26 Hình 2.18 a) Sơ đồ tạo tín hiệu sin chủ đạo vùng điều chế m = mmid 31 b) Giải thuật điều chế Mode 31 Hình 2.19 a) Sơ đồ nguyên lý nghịch lƣu áp ba pha 31 b) Mơ hình tƣơng đƣơng tức thời 32 c) Mô hình tƣơng đƣơng trung bình 32 d) Sơ đồ xung điều khiển khóa Sa, Sb, Sc 32 Hình 2.20 Mơ hình tải ba pha đối xứng, đấu 33 Hình 2.21 Sơ đồ mạch tƣơng đƣơng quan hệ áp tải áp nghịch lƣu 34 ix ix Luận văn tốt nghiệp a) Sơ đồ mạch tƣơng đƣơng áp tức thời 34 b) Sơ đồ mạch tƣơng đƣơng áp trung bình 34 Hình 2.22 Sơ đồ nguyên lý nghịch lƣu áp ba pha 11 bậc NPC 35 Hình 3.1 Dạng sóng điện áp CM 36 Hình 3.2 Sơ đồ cấu tạo động đo điện áp trục động đo dòng rò ổ bi 37 Hình 3.3 Giá đỡ ổ bi hỏng ảnh hƣởng điện áp CM 37 Hình 3.4 Bộ biến đổi cấp 38 a) Giản đồ trạng thái véc-tơ giới hạn ZCM 43 b) giãn đồ vecto chia thành vùng ứng với vecto điện áp ZCM 43 Hình 3.5 Phƣơng pháp sóng mang PD PWM biến tần đa bậc: (a) giãn đồ thời gian chuyển đổi; (b) Giãn đồ thời gian chuyển đổi dãy trạng thái chuyển đổi dƣới điều kiện 41 Hình 3.6 Thuật toán PWM trạng thái với điện áp ZCM X=A, B, C 41 Hình 3.7 Sơ đồ tổng quát nghịch lƣu ba bậc NPC 42 Hình 3.8 a) Giản đồ trạng thái véc-tơ điện áp nghịch lƣu bậc b) Giản đồ trạng thái véc-tơ điện áp nghịch lƣu bậc ZCM 43 Hình 3.9 Giản đồ chuyển trạng thái (111, 201, 210) 44 Hình 3.10 Dạng sóng điện áp pha x+ x- 45 Hình 3.11 Sơ đồ trạng thái đóng ngắt dạng sóng PS 46 Hình 3.12 Sơ đồ mơ tổng qt phƣơng pháp trạng thái 47 Hình 3.13 Sơ đồ khối tạo nguồn pha 48 Hình 3.14 khối xử lý trang thái triệt tiêu áp common mode 48 Hình 3.15 Sơ đồ nghịch lƣu 11 bậc NPC 49 Hình 3.16 Dạng sóng thử giải thuật 50 Hình 3.17 Dạng sóng sau cơng offset 50 Hình 3.18a Điện áp nghịch lƣu pha 51 Hình 3.18b Điện áp nghịch lƣu pha a 51 Hình 3.19 Điện áp CM triệt tiêu uN0’ 52 Hình 3.20 Phân tích FFT THD điệp áp tảiUta’ 52 Hình 3.21 Phân tích FFT THD điệp áp dây uab 53 x x Chương Điều khiển định hướng trường với kỹ thuật trạng thái kỹ thuật PWM cổ điển Hình 4.46 Điện áp dây pha Hình 4.47 Điện áp dây pha a 92 92 Chương Điều khiển định hướng trường với kỹ thuật trạng thái kỹ thuật PWM cổ điển Hình 4.48 Điện áp CM triệt tiêu Hình 4.49 Đáp ứng từ thơng,tốc độ, moment dịng đóng tải 4.5 Nhận xét Đáp ứng từ thông stato ƣớc nhƣ sau: Bám theo đƣờng đặc tính từ thơng đặt 93 93 Chương Điều khiển định hướng trường với kỹ thuật trạng thái kỹ thuật PWM cổ điển Sai số đáp ứng ƣớc lƣợng từ thông stato không đáng kể Tại thời điểm tốc độ động thay đổi tăng giảm đóng tải đƣờng đặc tính đáp ứng từ thông stato ƣớc lƣợng xảy dao động không đáng kể Đáp ứng momen ƣớc lƣợng nhƣ sau: Tại thời điểm tốc độ động thay đổi tăng giảm đóng tải đƣờng đặc tính đáp ứng momen ƣớc lƣợng động xảy dao động lớn nhƣng tồn thời gian ngắn Tại thời điểm tốc độ động ổn định moment khơng xảy dao động Khi tốc độ động co tăng : moment tăng , sau ổn định lại Khi tốc độ động co giảm : moment giảm vọt lố âm , sau ổn định lại Đáp ứng tốc độ động nhƣ sau: Bám theo đƣờng đặc tính tốc độ đặt Sai số đáp ứng tốc độ không đáng kể Tại thời điểm tốc độ động thay đổi tăng giảm dịng ba pha xảy tƣợng độ xác lập thời gian ngắn Điện áp CM hai phƣơng pháp triệt tiêu không Áp nghịch lƣu phƣơng pháp chu kỳ lấy mẫu thay đổi phƣơng pháp 2: Từ tổn hao đóng ngắt phƣơng pháp tốt Kết mô điều khiển phƣơng pháp gần nhƣ nhau: 94 94 Chương Kết luận hướng phát triển Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Đánh giá kết đạt đƣợc Trong luận văn trình bày điều khiển định hƣớng từ thông động không đồng ,cấp nguồn biến tần 11 bậc NPC với kỹ thuật PWM trạng thái kỹ thuật PWM cổ điển có triệt tiêu điện áp CM ,và áp dụng vào điều khiển động không đồng theo phƣơng pháp FOC Kết mô điều khiển phƣơng pháp gần nhƣ Kết mô điện áp CM triệt tiêu, đáp ứng momen nhanh, dao động momen từ thông stato nhỏ Đồng thời phƣơng pháp điều khiển biến tần 11bậc khắc phục nhƣợc điểm biến tần hai bậc Trong luận văn đƣa phƣơng pháp điều khiển vịng tốc độ động khơng đồng ba pha đáp ứng tốc độ bám theo tốc độ đặt 5.2 Những vấn đề tồn đề tài Xét đến điều khiển nghịch lƣu vùng xử lý điều chế Do thời gian hạn chế chƣa thi công đƣợc phần cứng phƣơng pháp mà đề tài nghiên cứu chứng minh tính đắn qua kết mô Đƣa phƣơng pháp điều khiển đại nhƣ (logic mờ, mạng nơ-ron nhân tạo) thay cho điều khiển PI 5.3 Hƣớng phát triển đề tài Thực thuật toán điều khiển nghịch lƣu vùng xử lý điều chế Thực thi công phần cứng theo phƣơng pháp FOC– CPWM với kỹ thuật triệt tiêu điện áp CM cho biến tần 11 bậc Thực thuật toán logic mờ mạng nơ-ron nhân tạo thay cho điều khiển PI Từ ý tƣởng điều khiển định hƣớng từ thơng động nghiên cứu khai triển điều khiển trực tiếp công suất điện cho động 95 95 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Văn Nhờ, “Giáo trình điện tử cơng suất 1”, Nhà xuất ĐHQG, 2009 [2] Nguyễn Phùng Quang, “Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha”, NXBGD, 1996 [3] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dƣơng Văn Nghi, “Điều khiển tự động truyền động điện”, NXBKH&KT, 2002 [4] Trần Cơng Bình,”hệ thống điều khiển số điều khiển máy điện, Bộ biến tần”, đại học bách Khoa HCM TIẾNG NƢỚC NGOÀI [5] E Zhong and T A Lipo, “Improvements in EMC performance of inverterfed motor drives,” IEEE Trans Ind Applicat., vol 31, pp.1247–1256, Nov./Dec 1995 [6] J Erdman, R J Kerkman, D W Schlegel, and G L Skibinski, “Effect of PWM inverters on AC motor bearing currents and shaft voltages”, IEEE Trans Ind Applicat., vol 32, pp 250–259, Mar./Apr 1996 [7] S Ogasawara and H Akagi, “Modeling and damping of high-frequency leakage currents in PWM inverter-fed AC motor drive systems”, IEEE Trans Ind Applicat., vol 32, pp 1105–1114, Sept./Oct 1996 [8] M A Cash and T G Habetler, “Insulation failure prediction in inverter-fed induction machines using line-neutral voltage,”, in Proc IEEE APEC’98, 1998, pp 1035–1039 [9] N.V Nho, H.H Lee,“Analysis of Carrier PWM Method for Common Mode Elimination in Multilevel Inverters”, EPE, 2007 96 96 Tài liệu tham khảo [10] N.V Nho, H.H Lee ,Q.T.Hai “A Novel Single-State PWM Technique for Common-Mode Voltage Elimination in Multilevel Inverters [11] N.V Nho and M.-J Youn, “Comprehensive study on space-vector-PWM and carrier-based-PWM correlation in multilevel invertors”, IEE Proc.-Electr Power Appl., Vol 153, No 1, January 2006 [12] Amit kumar gupta, “Space vector pulsewidth modulation for multilevel inverters and solutions to modulation dependent problems”, august, 2008 [13] N.V Nho, H.H Lee “Carrier PWM algorithm for multileg multilevel inverter”, EPE, 2007 [14] I Takahashi and T Nuguchi, “A New Quick-Response and High-Efficiency Control of an Induction Motor”, IEEE Trans Industry Applications, Vol IA22, No.5, pp 820-827, 1986 [15] Texas Intruments,implementation of a speed Field orientated control of there Phase AC induction Motor using TMS320F240,(BPRA076),march 1998 [16] Texas Instruments, Field orientated control of there Phase AC induction Motors(BPRA073),December 1997 97 97 Phụ lục PHỤ LỤC LẬP TRÌNH MATLAB/SIMULINK A.phƣơng pháp trạng thái: %chuyen bien function [va11,vb11,vc11] = bdo1(va1,vb1,vc1,vd) va11 =va1/vd; vb11 =vb1/vd; vc11 =vc1/vd; %lay phan nguyen function [na,nb,nc] = Int(va,vb,vc) na =fix(va); nb = fix(vb); nc =fix(vc); %tính Labc function [La,Lb,Lc] = LH(na,nb,nc,n,va,vb,vc) La=na*(va=0))+(na-1)*(va==(n-1)); Lb=nb*(vb=0))+(nb-1)*(vb==(n-1)); Lc=nc*(vc=0))+(nc-1)*(vc==(n-1)); %gia tri eabc,F1 function [ea,eb,ec,F1] = F1e(va,vb,vc,La,Lb,Lc) ea=va-La; eb=vb-Lb; ec=vc-Lc; F1=La+Lb+Lc; %Gia tri max, mid,min function [emax,emid,emin] = emaxmin(ea,eb,ec) emax=max([ea,eb,ec]); emin=min([ea,eb,ec]); emid=ea+eb+ec-emax-emin; %chon trang thai cac khoa sabc function [s1,s2,s3,s4]=Sj(emin,emid,emax,ea,eb,ec) % chon trang thai if((ea==emax)&&(eb==emid)&&(ec==emin)) s1=[0 0]; s2=[1 0]; s3=[1 0]; s4=[1 1]; elseif((ea==emax)&&(eb==emin)&&(ec==emid)) s1=[0 0]; s2=[1 0]; s3=[1 1]; s4=[1 1]; elseif((ea==emid)&&(eb==emax)&&(ec==emin)) s1=[0 0]; s2=[0 0]; s3=[1 0]; s4=[1 1]; elseif((ea==emid)&&(eb==emin)&&(ec==emax)) 98 98 Phụ lục s1=[0 0]; s2=[0 1]; s3=[1 0]; s4=[1 1]; elseif((ea==emin)&&(eb==emid)&&(ec==emax)) s1=[0 0]; s2=[0 1]; s3=[0 1]; s4=[1 1]; else s1=[0 0]; s2=[0 0]; s3=[0 1]; s4=[1 1]; end; %gia tri Sabc function sout = chonSout(F1,s1,s2,s3,La,Lb,Lc,n) tam=s1*(F1==(3*(n-1)/2))+s2*(F1==(3*(n-1)/2-1))+s3*(F1==(3*(n-1)/2-2)); sout=tam + [La Lb Lc]; if(s1==0) end; if(s1==1) sa102=1;sa92=1;sa82=1;sa72=1;sa62=1;sa52=1;sa42=1;sa32=1;sa22=1;sa12=0;sa 101=0;sa91=0;sa81=0;sa71=0;sa61=0;sa51=0;sa41=0;sa31=0;sa21=0;sa11=1; end; if(s1==2) sa102=1;sa92=1;sa82=1;sa72=1;sa62=1;sa52=1;sa42=1; sa32=1;sa22=0;sa12=0;sa101=0;sa91=0;sa81=0;sa71=0;sa61=0;sa51=0;sa41=0;sa 31=0;sa21=1;sa11=1; end; if(s1==3) sa102=1;sa92=1;sa82=1;sa72=1;sa62=1;sa52=1;sa42=1;sa32=0; sa22=0;sa12=0;sa101=0;sa91=0;sa81=0;sa71=0;sa61=0;sa51=0;sa41=0;sa31=1;sa 21=1;sa11=1; end; if(s1==4) sa102=1;sa92=1;sa82=1;sa72=1;sa62=1;sa52=1;sa42=0;sa32=0;sa22=0;sa12=0;sa 101=0;sa91=0;sa81=0;sa71=0;sa61=0;sa51=0;sa41=1;sa31=1;sa21=1;sa11=1; end; if(s1==5) sa102=1;sa92=1;sa82=1;sa72=1;sa62=1;sa52=0;sa42=0;sa32=0;sa22=0;sa12=0;sa 101=0;sa91=0;sa81=0;sa71=0;sa61=0;sa51=1;sa41=1;sa31=1;sa21=1;sa11=1; end; if(s1==6) sa102=1;sa92=1;sa82=1;sa72=1;sa62=0;sa52=0;sa42=0;sa32=0;sa22=0;sa12=0;sa 101=0;sa91=0;sa81=0;sa71=0;sa61=1;sa51=1;sa41=1;sa31=1;sa21=1;sa11=1; end; if(s1==7) 99 99 Phụ lục sa102=1;sa92=1;sa82=1;sa72=0;sa62=0;sa52=0;sa42=0;sa32=0;sa22=0;sa12=0;sa 101=0;sa91=0;sa81=0;sa71=1;sa61=1;sa51=1;sa41=1;sa31=1;sa21=1;sa11=1; end; if(s1==8) sa102=1;sa92=1;sa82=0;sa72=0;sa62=0;sa52=0;sa42=0;sa32=0;sa22=0;sa12=0;sa 101=0;sa91=0;sa81=1;sa71=1;sa61=1;sa51=1;sa41=1;sa31=1;sa21=1;sa11=1; end; if(s1==9) sa102=1;sa92=0;sa82=0;sa72=0;sa62=0;sa52=0;sa42=0;sa32=0;sa22=0;sa12=0;sa 101=0;sa91=1;sa81=1;sa71=1;sa61=1;sa51=1;sa41=1;sa31=1;sa21=1;sa11=1; end; if(s1==10) sa102=0;sa92=0;sa82=0;sa72=0;sa62=0;sa52=0;sa42=0;sa32=0;sa22=0;sa12=0;sa 101=1;sa91=1;sa81=1;sa71=1;sa61=1;sa51=1;sa41=1;sa31=1;sa21=1;sa11=1; end; if(s2==0) sb102=1;sb92=1;sb82=1;sb72=1;sb62=1;sb52=1;sb42=1;sb32=1;sb22=1;sb12=1;sb 101=0;sb91=0;sb81=0;sb71=0;sb61=0;sb51=0;sb41=0;sb31=0;sb21=0;sb11=0; end; if(s2==1) sb102=1;sb92=1;sb82=1;sb72=1;sb62=1;sb52=1;sb42=1;sb32=1;sb22=1;sb12=0;sb 101=0;sb91=0;sb81=0;sb71=0;sb61=0;sb51=0;sb41=0;sb31=0;sb21=0;sb11=1; end; if(s2==2) sb102=1;sb92=1;sb82=1;sb72=1;sb62=1;sb52=1;sb42=1;sb32=1;sb22=0;sb12=0;sb 101=0;sb91=0;sb81=0;sb71=0;sb61=0;sb51=0;sb41=0;sb31=0;sb21=1;sb11=1; end; if(s2==3) sb102=1;sb92=1;sb82=1;sb72=1;sb62=1;sb52=1;sb42=1;sb32=0;sb22=0;sb12=0;sb 101=0;sb91=0;sb81=0;sb71=0;sb61=0;sb51=0;sb41=0;sb31=1;sb21=1;sb11=1; end; if(s2==4) sb102=1;sb92=1;sb82=1;sb72=1;sb62=1;sb52=1;sb42=0;sb32=0;sb22=0;sb12=0;sb 101=0;sb91=0;sb81=0;sb71=0;sb61=0;sb51=0;sb41=1;sb31=1;sb21=1;sb11=1; end; if(s2==5) sb102=1;sb92=1;sb82=1;sb72=1;sb62=1;sb52=0;sb42=0;sb32=0;sb22=0;sb12=0;sb 101=0;sb91=0;sb81=0;sb71=0;sb61=0;sb51=1;sb41=1;sb31=1;sb21=1;sb11=1; end; if(s2==6) sb102=1;sb92=1;sb82=1;sb72=1;sb62=0;sb52=0;sb42=0;sb32=0;sb22=0;sb12=0;sb 101=0;sb91=0;sb81=0;sb71=0;sb61=1;sb51=1;sb41=1;sb31=1;sb21=1;sb11=1; end; if(s2==7) sb102=1;sb92=1;sb82=1;sb72=0;sb62=0;sb52=0;sb42=0;sb32=0;sb22=0;sb12=0;sb 101=0;sb91=0;sb81=0;sb71=1;sb61=1;sb51=1;sb41=1;sb31=1;sb21=1;sb11=1; 100 100 100 Phụ lục end; if(s2==8) sb102=1;sb92=1;sb82=0;sb72=0;sb62=0;sb52=0;sb42=0;sb32=0;sb22=0;sb12=0;sb 101=0;sb91=0;sb81=1;sb71=1;sb61=1;sb51=1;sb41=1;sb31=1;sb21=1;sb11=1; end; if(s2==9) sb102=1;sb92=0;sb82=0;sb72=0;sb62=0;sb52=0;sb42=0;sb32=0;sb22=0;sb12=0;sb 101=0;sb91=1;sb81=1;sb71=1;sb61=1;sb51=1;sb41=1;sb31=1;sb21=1;sb11=1; end; if(s2==10) sb102=0;sb92=0;sb82=0;sb72=0;sb62=0;sb52=0;sb42=0;sb32=0;sb22=0;sb12=0;sb 101=1;sb91=1;sb81=1;sb71=1;sb61=1;sb51=1;sb41=1;sb31=1;sb21=1;sb11=1; end; if(s3==0) sc102=1;sc92=1;sc82=1;sc72=1;sc62=1;sc52=1;sc42=1;sc32=1;sc22=1;sc12=1;sc 101=0;sc91=0;sc81=0;sc71=0;sc61=0;sc51=0;sc41=0;sc31=0;sc21=0;sc11=0; end; if(s3==1) sc102=1;sc92=1;sc82=1;sc72=1;sc62=1;sc52=1;sc42=1;sc32=1;sc22=1;sc12=0;sc 101=0;sc91=0;sc81=0;sc71=0;sc61=0;sc51=0;sc41=0;sc31=0;sc21=0;sc11=1; end; if(s3==2) sc102=1;sc92=1;sc82=1;sc72=1;sc62=1;sc52=1;sc42=1;sc32=1;sc22=0;sc12=0;sc 101=0;sc91=0;sc81=0;sc71=0;sc61=0;sc51=0;sc41=0;sc31=0;sc21=1;sc11=1; end; if(s3==3) sc102=1;sc92=1;sc82=1;sc72=1;sc62=1;sc52=1;sc42=1;sc32=0;sc22=0;sc12=0;sc 101=0;sc91=0;sc81=0;sc71=0;sc61=0;sc51=0;sc41=0;sc31=1;sc21=1;sc11=1; end; if(s3==4) sc102=1;sc92=1;sc82=1;sc72=1;sc62=1;sc52=1;sc42=0;sc32=0;sc22=0;sc12=0;sc 101=0;sc91=0;sc81=0;sc71=0;sc61=0;sc51=0;sc41=1;sc31=1;sc21=1;sc11=1; end; if(s3==5) sc102=1;sc92=1;sc82=1;sc72=1;sc62=1;sc52=0;sc42=0;sc32=0;sc22=0;sc12=0;sc 101=0;sc91=0;sc81=0;sc71=0;sc61=0;sc51=1;sc41=1;sc31=1;sc21=1;sc11=1; end; if(s3==6) sc102=1;sc92=1;sc82=1;sc72=1;sc62=0;sc52=0;sc42=0;sc32=0;sc22=0;sc12=0;sc 101=0;sc91=0;sc81=0;sc71=0;sc61=1;sc51=1;sc41=1;sc31=1;sc21=1;sc11=1; end; if(s3==7) sc102=1;sc92=1;sc82=1;sc72=0;sc62=0;sc52=0;sc42=0;sc32=0;sc22=0;sc12=0;sc 101=0;sc91=0;sc81=0;sc71=1;sc61=1;sc51=1;sc41=1;sc31=1;sc21=1;sc11=1; end; if(s3==8) 101 101 101 Phụ lục sc102=1;sc92=1;sc82=0;sc72=0;sc62=0;sc52=0;sc42=0;sc32=0;sc22=0;sc12=0;sc 101=0;sc91=0;sc81=1;sc71=1;sc61=1;sc51=1;sc41=1;sc31=1;sc21=1;sc11=1; end; if(s3==9) sc102=1;sc92=0;sc82=0;sc72=0;sc62=0;sc52=0;sc42=0;sc32=0;sc22=0;sc12=0;sc 101=0;sc91=1;sc81=1;sc71=1;sc61=1;sc51=1;sc41=1;sc31=1;sc21=1;sc11=1; end; if(s3==10) sc102=0;sc92=0;sc82=0;sc72=0;sc62=0;sc52=0;sc42=0;sc32=0;sc22=0;sc12=0;sc 101=1;sc91=1;sc81=1;sc71=1;sc61=1;sc51=1;sc41=1;sc31=1;sc21=1;sc11=1; end; B.phƣơng pháp PWM cổ điển: function [s1,s2,s3] = fcn(va,vb,vc,vset,up1) %TRIET TIEU COMMON MODE %CAC THONG SO CO BAN %Song mang n=11; vp1=up1; vn1=-vp1+1; v1=va/vset; v2=vb/vset; v3=vc/vset; vox=5;% dien ap offset cua udk tuong ung voi 11 bac VSI vrav=v1+vox; vrbv=v2+vox; vrcv=v3+vox; %Xac dinh pha am pha duong %Lay phan nguyen cua ap dieu khien nA=fix(vrav); nB=fix(vrbv); nC=fix(vrcv); if (nA>10) nA=10; end if (nB>10) nB=10; end if (nC>10) nC=10; end %Xac dinh cac muc cao va thap La=(nA-1)*(vrav==(n-1))+nA*(vrav~=(n-1)); Ha=La+1; Lb=(nB-1)*(vrbv==(n-1))+nB*(vrbv~=(n-1)); 102 102 102 Phụ lục Hb=Lb+1; Lc=(nC-1)*(vrcv==(n-1))+nC*(vrcv~=(n-1)); Hc=Lc+1; %Xac dinh dien ap e vaL=vrav-La; vbL=vrbv-Lb; vcL=vrcv-Lc; %Xac dinh dien ap tuong ung voi pha duong (p), pha am (n) vap=La*(vaLvp1); van=La*(vaLvn1); vbp=Lb*(vbLvp1); vbn=Lb*(vbLvn1); vcp=Lc*(vcLvp1); vcn=Lc*(vcLvn1); %Xac dinh tung secto if (v1>=v2)&&(v2>v3)% sector c1=1; else c1=0; end if (v2>v1)&&(v1>=v3)% sector c2=1; else c2=0; end if (v2>=v3)&&(v3>v1)% sector c3=1; else c3=0; end if (v3>v2)&&(v2>=v1)% sector c4=1; else c4=0; end if (v3>=v1)&&(v1>v2)% sector c5=1; else c5=0; end if (v1>v3)&&(v3>=v2)% sector c6=1; else c6=0; end %Xac dinh dien ap pha zero vaz=(15-vbp-vcn)*c2+(15-vcp-vbn)*c5;%3(n-1)/2 vbz=(15-vap-vcn)*c1+(15-vcp-van)*c4; vcz=(15-vbp-van)*c3+(15-vap-vbn)*c6; %Xac dinh trang thai cac khoa Sabc 103 103 103 Phụ lục if(c1==1) s1=vap; s2=vbz; s3=vcn; elseif(c2==1) s1=vaz; s2=vbp; s3=vcn; elseif(c3==1) s1=van; s2=vbp; s3=vcz; elseif(c4==1) s1=van; s2=vbz; s3=vcp; elseif(c5==1) s1=vaz; s2=vbn; s3=vcp; elseif(c6==1) s1=vap; s2=vbn; s3=vcz; else s1=0;s2=0;s3=0; end C.Các giá trị khai báo mô phỏng: clc clear all % CAC GIA TRI DAT Tsim = 4; Tsamp = 0.001; Wref = 1440*pi/30; Firef = 1; TL = 3.5; ToFi = 0.05; ToW = 0.3; % Thoi gian mo phong % % % % % Toc dat cua dong co (rad/s) Tu thong dat (Webe) Momen tai (Nm) Thoi gian dap ung tu thong (s) Thoi gian dap ung toc (s) % Rsm Rrm Lsm Lrm Lmm Pm Jm THONG SO CUA MO HINH (DUNG DE THIET KE BO DIEU KHIEN) = 1.177; % dien tro stator = 1.382; % dien tro rotor = 0.118; % dien cam stator = 0.113; % dien cam rotor = 0.113; % ho cam = 2; % so doi cuc = 0.00126; % momen quan tinh (kg.m^2) % Trm Tsm SSm Cac = = = hang so mo hinh Lrm/Rrm; Lsm/Rsm; - Lmm*Lmm/(Lsm*Lrm); 104 104 104 Phụ lục a1m a2m a3m a4m a5m a6m a7m Lss Tss % %KR %KR %KR KR = 1/(SSm*Tsm) + (1-SSm)/(SSm*Trm); = (1-SSm)/(SSm*Trm); = (1-SSm)/SSm; = 1/(SSm*Lsm); = 1/Trm; = 3*Pm*Lmm*Lmm/(2*Lrm*Jm); = 1/Jm; = SSm*(Lmm+Lsm); = Lss/Rsm; THONG SO THUC CUA DONG CO (DUNG DE MO PHONG) = 1.2; % thay doi cua dien tro = 1.1; % thay doi cua dien tro = 0.8837; % thay doi cua dien tro = 1; % thay doi cua dien tro %KL = %KL = KL = 0.85; 0.9; 1; % % % thay doi cua dien cam thay doi cua dien cam thay doi cua dien cam KJ = %KJ = 1; 5; % thay doi cua momen quan tinh thay doi cua momen quan tinh =5 Rs Rr Ls = = = KR*Rsm; KR*Rrm; KL*Lsm; % % % Lr Lm P J = KL*Lrm; % dien cam rotor = KL*Lmm; % ho cam = Pm; % so doi cuc = KJ*Jm ;% 0.00126 % momen quan tinh (kg.m^2) % Tr Ts SS a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 Cac = = = = = = = = = = % dien tro stator dien tro rotor dien cam stator hang so dong co Lr/Rr; Ls/Rs; - Lm*Lm/(Ls*Lr); 1/(SS*Ts) + (1-SS)/(SS*Tr); (1-SS)/(SS*Tr); (1-SS)/SS; 1/(SS*Ls); 1/Tr; 3*P*Lm*Lm/(2*Lr*J); 1/J; 105 105 105 S K L 0 ... 75 4.3 Mô điều khiển FOC với kỹ thuật PWM trạng thái triệt tiêu điện áp CM biến tần 11 bậc 76 4.4 Mô điều khiển FOC với kỹ thuật PWM cổ điển triệt tiêu điện áp CM biến tần 11 bậc ... kỹ thuật PWM trạng thái có triệt tiêu điện áp common mode biến tần Đồng thời khảo sát kỹ thuật PWM cổ điển có triệt tiêu điện áp common mode biến tần. So sánh kết để đối chiếu với kỹ thuật PWM trạng. .. triệt tiêu điện áp common mode biến tần. Mô kỹ thuật điều khiển định hƣớng trƣờng(FOC) với kỹ thuật PWM cổ điển có triệt tiêu điện áp common mode biến tần để đánh giá kết thu đƣợc kỹ thuật PWM trạng